Система термоэмиссионной визуализации ( THEMIS ) — это камера на борту орбитального аппарата Mars Odyssey 2001 года . Она снимает Марс в видимой и инфракрасной части электромагнитного спектра , чтобы определить тепловые свойства поверхности и уточнить распределение минералов на поверхности Марса, определенное с помощью термоэмиссионного спектрометра (TES). Кроме того, она помогает ученым понять, как минералогия Марса связана с его рельефом, и ее можно использовать для поиска термических горячих точек в недрах Марса.
THEMIS управляется из Mars Space Flight Facility в Университете штата Аризона и был создан подразделением Santa Barbara Remote Sensing корпорации Raytheon Technologies Corporation , американского многонационального конгломерата со штаб-квартирой в Уолтеме, Массачусетс . Инструмент назван в честь Фемиды , богини правосудия в древнегреческой мифологии .
THEMIS обнаруживает тепловую инфракрасную энергию, излучаемую марсианской поверхностью на девяти различных длинах волн . Восемь из них имеют длины волн от 6 до 13 микрометров, идеальную область инфракрасного спектра для определения закономерностей тепловой энергии, характерных для силикатных минералов . Девятый диапазон составляет 14,9 микрометров и используется для мониторинга марсианской атмосферы . Самая короткая инфракрасная длина волны, 6,78 микрометров, измеряется дважды в двух диапазонах для улучшения соотношения сигнал/шум . Таким образом, THEMIS является 10-полосным прибором, который обнаруживает девять различных длин волн [1].
Спектр поглощения , измеренный THEMIS, содержит два вида информации: температуру и излучательную способность . Температурный вклад в измерение доминирует в спектре, если данные не скорректированы. По сути, инфракрасное изображение THEMIS, полученное днем, будет выглядеть как затененная карта рельефа , где склоны, обращенные к солнцу, будут яркими (горячими), а затененные области — темными (холодными). Однако на изображении THEMIS, полученном ночью, можно сделать вывод о теплофизических свойствах поверхности, таких как разница температур из-за размера зерна материалов ( тепловая инерция ).
Эффект температуры можно удалить из инфракрасных данных THEMIS, разделив изображение на кривую черного тела . Полученная энергетическая картина представляет собой спектр излучения, характерный для определенных минералов (или других веществ), обнаруженных на поверхности. Наличие минералов, таких как карбонаты , силикаты , гидроксиды , сульфаты , аморфный кремнезем , оксиды и фосфаты, можно определить из измерений THEMIS.
В частности, этот многоспектральный метод позволяет исследователям обнаруживать присутствие минералов, образующихся в воде, и изучать эти минералы в их геологическом контексте.
Инфракрасная камера THEMIS была разработана для использования совместно с данными спектрометра термической эмиссии (TES), аналогичного прибора на Mars Global Surveyor . В то время как THEMIS имеет очень высокое пространственное разрешение (100 м) с низким спектральным разрешением всего в 10 полос между 6 и 15 микрометрами, TES имеет низкое пространственное разрешение (3×6 км) с очень высоким спектральным разрешением в 143 полосы между 5 и 50 микрометрами.
Подход прибора позволяет получать данные о локализованных отложениях, связанных с вулканами, гидротермальными процессами и изменением минералов поверхностными и/или подземными водами.
Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER), орбитальный прибор на космическом аппарате Terra, использовал аналогичный подход для картирования распределения минералов на Земле. Изменения в тепловом инфракрасном ложноцветном изображении обусловлены различиями в минералах, из которых состоят горные породы и почва.
THEMIS обнаружил широкий спектр магматических пород и минералов. Некоторые из пород были базальтами с низким содержанием кремния , дацитами с высоким содержанием кремния , оливиновыми базальтами, ультраосновными (пикритовыми) базальтами и кварцсодержащими гранитоидными породами. Оливиновые базальты присутствовали в различных местах, например, на дне кратеров и в некоторых слоях стен каньона. Минерал оливин важен, поскольку он распространен в более примитивных магмах из мантии и быстро выветривается при наличии влаги. Таким образом, если оливин присутствует, климат должен был быть сухим с того времени, как оливин был обнажен. Кварцсодержащие породы были обнаружены в центральных поднятиях кратеров. Породы в центральных поднятиях [ необходимо уточнение ], вероятно, когда-то были погребены на несколько километров под поверхностью, но подняты ударным процессом. Породы дацитового состава показывают, что внутри магматических камер происходила фракционная кристаллизация. [1] В этом процессе некоторые минералы образуют кристаллы, а затем оседают на дно камеры. Наличие разнообразных пород увеличивает шансы на то, что на Марсе могут быть найдены некоторые полезные/ценные минералы.
THEMIS имеет видимую камеру, которая получает данные в пяти спектральных диапазонах, делает снимки с пространственным разрешением 18 м (59') и может различать объекты размером с полуприцеп . Это разрешение является промежуточным между крупномасштабными изображениями с орбитальных аппаратов Viking (от 150 до 300 метров на пиксель) и изображениями высокого разрешения с камеры Mars Orbiter Camera (MOC) на борту Mars Global Surveyor (от 1,5 до 3 метров на пиксель). Видимые изображения с THEMIS обычно близки к 20 км в ширину (12 миль). [2]
Заявленная цель видимой камеры THEMIS — определение геологической летописи прошлых жидких и вулканических сред на Марсе. Кроме того, этот набор данных может использоваться в сочетании с инфракрасными данными для определения потенциальных мест посадки для будущих миссий на Марс.
Тепловизионная система формирования изображений весит 11,2 кг (24,7 фунта), имеет размеры 54,5 x 37 x 28,6 см (21,5 x 14,6 x 11,3 дюйма) и потребляет 14 Вт электроэнергии.
